植物类囊体膜蛋白磷酸化的生理功能及其调控机制

论文摘要

自发现叶绿体蛋白磷酸化现象以来，对类囊体膜蛋白磷酸化的研究取得了一定进展，光通过类囊体膜上电子传递体氧化还原状态调节类囊体膜蛋白磷酸化，类囊体膜蛋白磷酸化信号传递路径中的激酶开始呈现，但其调控机制和生理功能至今未被完全阐明。 为了对类囊体膜蛋白磷酸化调控机制进行讨论，我们检测不同光强和温度处理的TMV病毒感染和正常烟草叶片中类囊体膜蛋白的磷酸化水平、质体醌库的氧化还原状态和激酶的蛋白水平。采用Western杂交分析，我们发现TMV病毒会改变PSⅡ蛋白和LHCⅡ蛋白的磷酸化，且对其影响复杂。病毒感染对不同亚基蛋白磷酸化的影响有差异，不同条件下对于同种蛋白磷酸化的影响也不同。表现如下：(a)在任何条件下TMV病毒感染叶片中PSⅡ反应中心蛋白D1和D2的磷酸化水平均下降；(b)PSⅡ核心蛋白CP43的磷酸化水平在生长条件、高温和低温下均高于正常，暗置、低光和中光下与正常的相近，而高光下又明显低于正常；除了高温，LHCⅡ蛋白磷酸化水平在其它条件下均低于正常。 叶绿素室温荧光分析显示，各种光强和温度下TMV感染叶片中质体醌库的还原性均小于正常。这可能与特定条件下TMV感染导致类囊体膜蛋白磷酸化水平下降有关。 新近发现了五种与类囊体膜蛋白磷酸相关的激酶TAK1、TAK2、TAK3、STN7和STN8。我们用小肽抗体结合Western杂交对两种叶片中五种激酶的蛋白水平进行了分析。研究发现：正常叶片中五种激酶量均随光强和温度的变化而改变，表明激酶的蛋白水平受光强和温度调节。除TAK2／TAK3外，激酶对变化温度和光强的响应也各不相同，暗示五种激酶(TAK2和TAK3除外)分别受不同的机制调控。TMV病毒感染导致了PSⅡ蛋白磷酸化相关激酶STN8以及LHCⅡ蛋白磷酸化相关激酶TAK1、TAK2和TAK3的蛋白水平的下降。相反，与LHCⅡ蛋白磷酸化相关激酶STN7的蛋白水平升高，后者可能与多数条件下TMV感染导致LHCⅡ蛋白磷酸化水平升高有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 研究近况
• 第一部分 TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化作用的机制研究
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 烟草叶片感染TMV病毒
• 2.2 类囊体膜的提取和叶绿素含量的测定
• 2.3 SDS-PAGE和Western杂交印迹
• 2.4 激酶小肽抗体的制备
• 2.5 室温叶绿素荧光测定
• 2.6 类囊体膜蛋白的体外磷酸化
• 3.结果与分析
• 3.1 TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化的影响
• 3.1.1 TMV感染对生长条件下烟草叶片类囊体膜蛋白组分和相对磷酸化水平的影响
• 3.1.2 不同光强下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化的影响
• 3.1.3 不同温度下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化的影响
• 3.1.3.1 高光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片PSII蛋白磷酸化的影响
• 3.1.3.2 低光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片LHCII蛋白磷酸化的影响
• 3.1.4 TMV感染对类囊体膜蛋白磷酸化影响的分析
• 3.2 TMV感染对烟草叶片叶绿素室温荧光参数的影响
• 3.2.1 生长条件下TMV感染对烟草叶片室温荧光参数的影响
• 3.2.2 不同光强下TMV感染对烟草叶片室温荧光参数的影响
• 3.2.3 不同温度下TMV感染对烟草叶片室温荧光参数的影响
• 3.2.3.1 高光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片室温荧光参数的影响
• 3.2.3.2 低光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片室温荧光参数的影响
• 3.2.4 不同条件下TMV感染对叶片室温荧光参数影响的结果分析
• 3.2.5 TMV感染导致质体醌库还原状态和类囊体膜蛋白磷酸化改变之间的关系
• 3.3 TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.1 生长条件下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.2 不同光强下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.3 不同温度下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.3.1 高光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.3.2 低光照射时不同温度下TMV感染对烟草叶片类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的影响
• 3.3.4 类囊体膜蛋白磷酸化相关激酶的结果分析
• 3.3.4.1 TAK1、TAK2／TAK3、STN7和STN8激酶的调控机制
• 3.3.4.2 TMV感染TAK1、TAK2/TAK3、STN7和STN8激酶蛋白水平的影响
• 3.3.5 TMV感染导致的激酶蛋白水平和类囊体膜蛋白磷酸化改变之间的关系
• 3.4 NaF处理时TMV感染对烟草类囊体膜蛋白磷酸化的影响
• 4 讨论
• 4.1 TMV感染改变类囊体膜蛋白磷酸化的机制
• 4.2 CP43蛋白磷酸化与D1、D2蛋白磷酸化
• 参考文献
• 第二部分 低温处理时水稻捕光色素复合物的磷酸化与光系统间的能量分配
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料培养和低温处理
• 2.2 类囊体膜的提取和叶绿素含量的测定
• 2.3 SDS-PAGE和Western杂交印迹
• 2.4 77 K荧光光谱测定
• 3.结果
• 3.1 低温处理时LHCII复合物亚基蛋白磷酸化水平的变化
• 3.3 低温处理时水稻类囊体77K荧光的变化
• 4 讨论
• 参考文献
• 第三部分 强光照处理菠菜叶片产生的交联聚合物中D1蛋白部分发生磷酸化
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 叶片的光照处理与类囊体膜的提取
• 2.3 磷酸酯酶的提取
• 2.4 类囊体膜的体外去磷酸化
• 2.5 SDS-PAGE电泳与Western blot分析
• 3 结果
• 3.1 强光照处理菠菜叶片引起D1蛋白交联聚合
• 3.2 鉴定70 kD、65 kD、60 kD和41 kD的D1蛋白聚合物
• 3.3 检测D1蛋白聚合物的磷酸化形式
• 4 讨论
• 参考文献
• 综述：植物类囊体膜蛋白磷酸化研究进展
• 摘要
• 1.前言
• 1 类囊体蛋白膜的磷酸化蛋白
• 1.1 类囊体膜磷酸化蛋白的种类
• 1.1.1 磷酸化的PSII核心复合物蛋白亚基
• 1.1.2 磷酸化的PSII天线复合物蛋白亚基
• 1.1.3 12-kDa磷酸化蛋白TSP9
• 1.1.4.磷酸化的PsaD蛋白
• 1.1.5 磷酸化的TMP14蛋白
• 6f复合物蛋白亚基'>1.1.6 磷酸化的细胞色素b₆f复合物蛋白亚基
• 1.2 类囊体膜蛋白的磷酸化位点
• 1.2.1 PSII核心复合物蛋白亚基的磷酸化位点
• 1.2.2 PSII天线复合物蛋白亚基的磷酸化位点
• 1.2.3 TSP9蛋白的磷酸化位点
• 1.2.4 PSI复合物蛋白亚基PsaD和TMP14蛋白的磷酸化位点
• 6f复合物蛋白亚基SuV的磷酸化位点'>1.2.5 细胞色素b₆f复合物蛋白亚基SuV的磷酸化位点
• 1.3 类囊体膜蛋白的磷酸化水平
• 1.3.1 PSII核心复合物蛋白亚基的磷酸化稳态水平
• 1.3.2 PSII天线复合物蛋白亚基的磷酸化水平
• 1.4 不同种属光合放氧机体的磷酸化蛋白
• 2 研究类囊体膜蛋白磷酸化的方法
• 3 类囊体膜蛋白磷酸化相关的激酶和酯酶
• 3.1 类囊体膜蛋白去磷酸化相关的磷酸酯酶
• 3.1.1 磷酸酯酶的底物特异性
• 3.1.2 磷酸酯酶的抑制剂
• 3.1.3 磷酸酯酶的氧还状态依赖性
• 3.2 类囊体膜蛋白磷酸化相关的激酶
• 3.2.1 Stt7激酶
• 3.2.1 STN7激酶和STN8激酶
• 3.2.2 TAK激酶
• 4 类囊体膜蛋白磷酸化的调控机制
• 4.1 具有氧化还原依赖性的可逆磷酸化
• 4.2 LHCII蛋白磷酸化的调控机制
• 6f复合物氧化还原状态的调控'>4.2.1 LHCII蛋白磷酸化受质体醌和细胞色素b₆f复合物氧化还原状态的调控
• 4.2.2 LHCII蛋白磷酸化受硫醇氧化还原状态的调控
• 4.2.3 光诱导的LHCII底物构象改变的调控
• 5 类囊体膜蛋白蛋白磷酸化的生理意义
• 5.1 PSII核心蛋白磷酸化的生理意义
• 5.1.1 PSII核心蛋白磷酸化和PSII光抑制敏感性
• 5.1.2 PSII核心蛋白磷酸化和光抑制PSII修复循环
• 5.2 PSII天线蛋白磷酸化的生理功能
• 5.2.1 PSII天线复合物蛋白亚基磷酸化的生理功能
• 5.2.1.1 LHCII蛋白磷酸化的生理功能
• 5.2.1.1.1 LHCII蛋白磷酸化和状态转化
• 5.2.1.1.2 LHCII蛋白磷酸化和光合基因表达调控
• 5.2.1.2 CP29蛋白磷酸化和冷胁迫
• 5.3 TSP9蛋白磷酸化的生理功能
• 6 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录